JP2008047676A - Stacked piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の圧電体層と複数の内部電極層とが一層ずつ交互に積層された積層圧電体を備えた積層型圧電素子に関するものである。 The present invention relates to a multilayer piezoelectric element including a multilayer piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately stacked one by one.
インクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電アクチュエータ等に使用される圧電素子として、複数の圧電体層と複数の内部電極層とが一層ずつ交互に積層された積層圧電体を備え、この積層圧電体の側面に、積層圧電体内の複数の内部電極層に導通された外部電極が形成された積層型圧電素子が知られている。積層型圧電素子では、素子全体にかかる電圧が同じ条件では、非積層型よりも圧電体層にかかる電界強度が大きくなる。そのため、積層型圧電素子では、非積層型に対して、同じ電圧条件ではより大きな歪変位量が得られ、同じ歪変位量条件ではより低電圧の駆動が可能となる。 As a piezoelectric element used for a piezoelectric actuator or the like mounted on an ink jet recording head, a multilayer piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately stacked one by one is provided. A multilayer piezoelectric element is known in which an external electrode connected to a plurality of internal electrode layers in a multilayer piezoelectric body is formed on a side surface. In the laminated piezoelectric element, the electric field strength applied to the piezoelectric layer is larger than that in the non-laminated type under the same voltage applied to the entire element. Therefore, in the multilayer piezoelectric element, a larger strain displacement amount can be obtained under the same voltage condition than in the non-laminate type, and a lower voltage can be driven under the same strain displacement condition.
積層型圧電素子は大きく分けて、図6(a)に示す部分電極構造と、図6(b)に示す全面電極構造とに分類される。図中、符号110:積層圧電体、符号111:圧電体層、符号112:内部電極層、符号121:絶縁材、符号122:外部電極である。 Laminated piezoelectric elements are roughly classified into a partial electrode structure shown in FIG. 6A and a full-surface electrode structure shown in FIG. In the figure, reference numeral 110 is a laminated piezoelectric material, reference numeral 111 is a piezoelectric layer, reference numeral 112 is an internal electrode layer, reference numeral 121 is an insulating material, and reference numeral 122 is an external electrode.
外部電極122は、積層圧電体110の異なる側面に形成された第1の外部電極122aと第2の外部電極122bとからなり、第1の外部電極122aと第2の外部電極122bとの間に電圧が印加されるようになっている。 The external electrode 122 includes a first external electrode 122a and a second external electrode 122b formed on different side surfaces of the multilayer piezoelectric body 110, and is interposed between the first external electrode 122a and the second external electrode 122b. A voltage is applied.
内部電極層112は、第1の外部電極122aに導通された第1の内部電極層112aと、第2の外部電極122bに導通された第2の内部電極層112bとからなり、積層圧電体110内において、第1の内部電極層112aと第2の内部電極層112bとが交互に配置されている。 The internal electrode layer 112 includes a first internal electrode layer 112a that is electrically connected to the first external electrode 122a, and a second internal electrode layer 112b that is electrically connected to the second external electrode 122b. In the inside, the first internal electrode layers 112a and the second internal electrode layers 112b are alternately arranged.
図6(a)に示す部分電極構造では、内部電極層112は、積層圧電体110の1つの側面においてのみ電極端面が露出するよう部分形成されており、第1の内部電極層112aと第2の内部電極層112bとは断面視櫛歯状に配置されている。部分電極構造では、第1の内部電極層112aと第2の内部電極層112bとが互いに対向しない部分Xが存在する。この部分は、圧電体層111に電界が良好にかからず、圧電歪が生じない、あるいは圧電歪が生じても活性部分に比してその値が著しく小さい不活性部分である。この不活性部分の存在によって、積層圧電体全体の圧電特性が活性部分の圧電特性よりも低下して、本来の圧電特性が充分に発揮されない恐れがある。また、不活性部分と活性部分との境界近傍に応力集中が起こりやすく、長期使用後にクラック等が発生する恐れがある。 In the partial electrode structure shown in FIG. 6A, the internal electrode layer 112 is partially formed so that the electrode end face is exposed only on one side surface of the laminated piezoelectric body 110, and the first internal electrode layer 112a and the second internal electrode layer 112 The internal electrode layer 112b is arranged in a comb-like shape when viewed in cross section. In the partial electrode structure, there exists a portion X where the first internal electrode layer 112a and the second internal electrode layer 112b do not face each other. This portion is an inactive portion in which the electric field is not satisfactorily applied to the piezoelectric layer 111, and piezoelectric strain does not occur, or the value is significantly smaller than the active portion even when piezoelectric strain occurs. Due to the presence of the inactive portion, the piezoelectric characteristics of the entire laminated piezoelectric body may be lower than the piezoelectric characteristics of the active portion, and the original piezoelectric characteristics may not be sufficiently exhibited. Further, stress concentration tends to occur near the boundary between the inactive portion and the active portion, and there is a risk that cracks or the like may occur after long-term use.
図6(b)に示す全面電極構造では、内部電極層112はいずれも全面形成されている。かかる構成では、内部電極層112はいずれも、第1の外部電極122aが形成された側面と第2の外部電極122bが形成された側面とにおいても電極端面が露出するので、内部電極層112の一方の電極端面を絶縁材121にて被覆して、一方の外部電極122に対して絶縁する必要がある。絶縁する側の電極端面が交互に変わるので、本明細書では、図6(b)に示す絶縁態様を「交互絶縁」と称す。 In the entire surface electrode structure shown in FIG. 6B, the internal electrode layers 112 are all formed on the entire surface. In such a configuration, the internal electrode layer 112 is exposed at both the side surface on which the first external electrode 122a is formed and the side surface on which the second external electrode 122b is formed. One end face of the electrode needs to be covered with an insulating material 121 and insulated from the one external electrode 122. Since the electrode end faces on the insulating side are alternately changed, in this specification, the insulation mode shown in FIG. 6B is referred to as “alternate insulation”.
特許文献1には、積層型セラミックス素子において、露出した電極端面に電着及び焼成により無機ガラスからなる絶縁材を形成する絶縁方法が開示されている。
特許文献2には、積層型圧電素子において、露出した電極端面に電着及び焼成により有機樹脂又はフィラーを含む絶縁材を形成する絶縁方法が開示されている。
Patent Document 2 discloses an insulating method in which an insulating material containing an organic resin or a filler is formed on an exposed electrode end face by electrodeposition and baking in a laminated piezoelectric element.
特許文献1で提案されている無機ガラスからなる絶縁材では、絶縁材の柔軟性が低いため、圧電体層の伸縮が阻害されて、所望の圧電歪が得られなくなる恐れがある。また、圧電体層の伸縮に絶縁材が充分に追随できない場合には、長期使用後に絶縁材にクラック等が生じて、絶縁破壊が発生する恐れもある。 In the insulating material made of inorganic glass proposed in Patent Document 1, since the flexibility of the insulating material is low, expansion and contraction of the piezoelectric layer may be hindered, and a desired piezoelectric strain may not be obtained. In addition, if the insulating material cannot sufficiently follow the expansion and contraction of the piezoelectric layer, cracks may occur in the insulating material after long-term use, which may cause dielectric breakdown.
低電圧駆動等を目的として、内部電極層の電極ピッチはより小さくなってきており、圧電体層の層厚が150μm以下あるいは100μm以下の積層型圧電素子が使用されるようになってきている。圧電体層の層厚が小さく(例えば150μm以下あるいは100μm以下)、且つ駆動時の印加電圧若しくは印加電界が大きい場合には、動作中において上記絶縁材に加わる応力も大きくなるため、初期性能は問題なくても連続駆動時の耐久性に問題を生じることが多い。印加電界が圧電材料の抗電界以上の場合において、この問題は顕著に起こる。 For the purpose of low-voltage driving or the like, the electrode pitch of the internal electrode layers is becoming smaller, and multilayer piezoelectric elements having a piezoelectric layer thickness of 150 μm or less or 100 μm or less are being used. When the thickness of the piezoelectric layer is small (for example, 150 μm or less or 100 μm or less) and the applied voltage or applied electric field during driving is large, the stress applied to the insulating material during operation increases, so the initial performance is a problem. Even if not, problems often occur in durability during continuous driving. This problem occurs remarkably when the applied electric field is higher than the coercive electric field of the piezoelectric material.
特許文献2では、無機ガラスよりも柔軟な有機樹脂を含む絶縁材が提案されており、この絶縁材によって圧電体層の伸縮が阻害されないことが記載されている。しなしながら、単に有機樹脂を用いた電着では、焼成工程において樹脂が溶融して周囲に広がりやすい。そのため、絶縁材のパターン精度が良くなく、所望の導通と絶縁とを安定して取れない恐れがある。圧電体層の層厚が150μm以下あるいは100μm以下など、圧電体層の層厚の小さい積層型圧電素子では、絶縁材のパターン精度が特に重要となっている。
また、特許文献2の「特許請求の範囲」にはフィラーが挙げられているが、フィラーの具体例については記載がなく、詳細は不明である。
Patent Document 2 proposes an insulating material containing an organic resin that is more flexible than inorganic glass, and describes that the expansion and contraction of the piezoelectric layer is not inhibited by this insulating material. However, in the electrodeposition using an organic resin, the resin is easily melted and spread around in the baking process. Therefore, the pattern accuracy of the insulating material is not good, and there is a possibility that desired conduction and insulation cannot be stably obtained. In a laminated piezoelectric element having a small piezoelectric layer thickness, such as a piezoelectric layer thickness of 150 μm or less or 100 μm or less, the pattern accuracy of the insulating material is particularly important.
Moreover, although the filler is mentioned in the "Claims" of patent document 2, there is no description about the specific example of a filler and the detail is unknown.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、内部電極層の電極端面を被覆する絶縁材の特性が良好な積層型圧電素子を提供することを目的とするものである。
より具体的には、本発明は、内部電極層の電極端面を被覆する絶縁材によって圧電体層の伸縮が阻害されることなく、長期使用に渡って絶縁材のクラック等及びこれによる絶縁破壊を抑制することができ、耐久性に優れた積層型圧電素子を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、絶縁材のパターン精度が良好で、所望の導通と絶縁とを安定して取ることが可能な積層型圧電素子を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multilayer piezoelectric element in which the insulating material covering the electrode end face of the internal electrode layer has good characteristics.
More specifically, the present invention does not hinder the expansion and contraction of the piezoelectric layer by the insulating material covering the electrode end surface of the internal electrode layer, and prevents cracking of the insulating material and the like and dielectric breakdown due to this over a long period of use. An object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element that can be suppressed and has excellent durability.
Another object of the present invention is to provide a multilayer piezoelectric element that has a good pattern accuracy of an insulating material and can stably achieve desired conduction and insulation.
本発明の積層型圧電素子は、複数の圧電体層と複数の内部電極層とが一層ずつ交互に積層された積層圧電体と、該積層圧電体に形成された外部電極とを備え、
前記外部電極は、前記積層圧電体の一側面に形成された第1の外部電極と、他側面に形成された第2の外部電極とからなり、前記複数の内部電極層が、前記第1の外部電極と前記第2の外部電極とに交互に導通された積層型圧電素子において、
前記複数の内部電極層はいずれも、前記積層圧電体の前記一側面及び前記他側面において電極端面が露出しており、かつ、該露出した電極端面のうち、一方が前記外部電極に導通され、他方が絶縁材で被覆されて前記外部電極に対して絶縁されており、
前記絶縁材のヤング率が10GPa以下であることを特徴とするものである。
The multilayer piezoelectric element of the present invention includes a multilayer piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately stacked one by one, and an external electrode formed on the multilayer piezoelectric body,
The external electrode includes a first external electrode formed on one side surface of the multilayered piezoelectric body and a second external electrode formed on the other side surface, and the plurality of internal electrode layers include the first external electrode. In the stacked piezoelectric element alternately connected to the external electrode and the second external electrode,
Each of the plurality of internal electrode layers has an electrode end surface exposed at the one side surface and the other side surface of the multilayer piezoelectric body, and one of the exposed electrode end surfaces is electrically connected to the external electrode, The other is covered with an insulating material and insulated from the external electrode,
The insulating material has a Young's modulus of 10 GPa or less.
本明細書において、「絶縁材のヤング率」は、積層圧電体の側面に形成された状態でのヤング率により規定するものとする。また、ヤング率は、115度三角錐圧子を用いたナノインデンテーション法により測定するものとする。具体的には、絶縁材表面に対して一定の変化速度で荷重を付加及び除荷し、このとき得られる除荷中の荷重変位曲線の傾きからヤング率を算出する。このとき印加する最大荷重は、押し込み深さが膜厚に対して1/10以下となるように設定する。印加する最大荷重は、絶縁材の硬さと厚さにもよるが、通常2〜50mNである。 In the present specification, the “Young's modulus of the insulating material” is defined by the Young's modulus in the state of being formed on the side surface of the laminated piezoelectric material. The Young's modulus is measured by a nanoindentation method using a 115 degree triangular pyramid indenter. Specifically, a load is applied to and unloaded from the surface of the insulating material at a constant rate of change, and the Young's modulus is calculated from the slope of the load displacement curve during unloading obtained at this time. The maximum load applied at this time is set so that the indentation depth is 1/10 or less of the film thickness. The maximum load to be applied is usually 2 to 50 mN, although it depends on the hardness and thickness of the insulating material.
本発明の積層型圧電素子において、前記絶縁材は、1種又は複数種の絶縁性樹脂を主成分とすることが好ましい。
本明細書において、「主成分」は含量50質量%以上の成分と定義する。絶縁材の主成分量は、絶縁材の原料液の主成分量ではなく、絶縁材そのものの主成分量を意味する。絶縁材が複数種の絶縁性樹脂を含む場合には、そのトータルの量が50質量%以上であることを意味する。
In the multilayer piezoelectric element of the present invention, it is preferable that the insulating material contains one or more kinds of insulating resins as a main component.
In the present specification, the “main component” is defined as a component having a content of 50% by mass or more. The main component amount of the insulating material means not the main component amount of the raw material liquid of the insulating material but the main component amount of the insulating material itself. When an insulating material contains multiple types of insulating resin, it means that the total amount is 50 mass% or more.
前記絶縁材は、前記絶縁性樹脂及び/又は前記絶縁性樹脂の前駆体を含む原料液を用い、液相と固相又はゲル相との2相共存状態を経て形成されたものであることが好ましい。 The insulating material may be formed through a two-phase coexistence state of a liquid phase and a solid phase or a gel phase using a raw material liquid containing the insulating resin and / or a precursor of the insulating resin. preferable.
前記原料液としては、前記絶縁性樹脂及び/又は前記絶縁性樹脂の前駆体の一部が、固状粒子又はゲル状粒子の形態で存在しているものが好ましい。前記原料液としては、前記絶縁性樹脂及び/又は前記絶縁性樹脂の前駆体として、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と、架橋性絶縁性樹脂が架橋された架橋樹脂を主成分とする固状又はゲル状の架橋樹脂粒子(B)とを含むものが、特に好ましい。 The raw material liquid is preferably one in which a part of the insulating resin and / or a precursor of the insulating resin is present in the form of solid particles or gel particles. As the raw material liquid, as a main component, an uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and a crosslinked resin obtained by crosslinking the crosslinkable insulating resin are used as a precursor of the insulating resin and / or the insulating resin. Those containing solid or gel-like crosslinked resin particles (B) are particularly preferred.
前記原料液は、前記絶縁性樹脂及び/又は前記絶縁性樹脂の前駆体の他に、無機粒子(C)を含むものでもよい。
前記絶縁材は、液性がアニオン性又はカチオン性である前記原料液を用いた電着及び焼成により形成することができる。
The raw material liquid may contain inorganic particles (C) in addition to the insulating resin and / or the precursor of the insulating resin.
The insulating material can be formed by electrodeposition and firing using the raw material liquid whose liquidity is anionic or cationic.
本発明は、前記外部電極が、Ni,Au,及びPtからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む積層型圧電素子に有効である。 The present invention is effective for a multilayer piezoelectric element in which the external electrode includes at least one selected from the group consisting of Ni, Au, and Pt.
本発明の積層型圧電素子では、内部電極層の電極端面を被覆する絶縁材のヤング率を10GPa以下に規定する構成としている。かかるヤング率の絶縁材であれば充分な柔軟性を有するので、内部電極層の電極端面を被覆する絶縁材によって圧電体層の伸縮が阻害されることなく、長期使用に渡って絶縁材のクラック等及びこれによる絶縁破壊を抑制することができ、耐久性に優れた積層型圧電素子を提供することができる。 In the multilayer piezoelectric element of the present invention, the Young's modulus of the insulating material covering the electrode end surface of the internal electrode layer is defined to be 10 GPa or less. Such an insulating material having a Young's modulus has sufficient flexibility, so that the insulating material covering the electrode end face of the internal electrode layer does not hinder the expansion and contraction of the piezoelectric layer, and the insulating material cracks over a long period of use. Etc. and dielectric breakdown due to this can be suppressed, and a laminated piezoelectric element excellent in durability can be provided.
本発明の積層型圧電素子において、絶縁材は、絶縁性樹脂及び/又は絶縁性樹脂の前駆体を含む原料液を用い、液相と固相又はゲル相との2相共存状態を経て形成されたものであることが好ましい。原料液としては、絶縁性樹脂及び/又は絶縁性樹脂の前駆体の一部が、固状粒子又はゲル状粒子の形態で存在しているものが好ましい。原料液としては、絶縁性樹脂及び/又は絶縁性樹脂の前駆体として、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と、架橋性絶縁性樹脂が架橋された架橋樹脂を主成分とする固状又はゲル状の架橋樹脂粒子(B)とを含むものが、特に好ましい。 In the multilayer piezoelectric element of the present invention, the insulating material is formed through a two-phase coexistence state of a liquid phase and a solid phase or a gel phase using a raw material liquid containing an insulating resin and / or a precursor of the insulating resin. It is preferable that The raw material liquid is preferably one in which a part of the insulating resin and / or the precursor of the insulating resin is present in the form of solid particles or gel particles. As the raw material liquid, as a main component, an insulating resin and / or a precursor of the insulating resin, which is mainly composed of an uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and a crosslinked resin obtained by crosslinking the crosslinkable insulating resin, are used. Or what contains a gel-like crosslinked resin particle (B) is especially preferable.
かかる絶縁材では、絶縁材形成過程における流動が固相又はゲル相の存在によって抑制されるので、絶縁材のパターン精度が良好で、所望の導通と絶縁を安定して取ることが可能な積層型圧電素子を提供することができる。 In such an insulating material, the flow in the insulating material formation process is suppressed by the presence of a solid phase or a gel phase, so that the insulating pattern has good pattern accuracy and can stably take desired conduction and insulation. A piezoelectric element can be provided.
「積層型圧電素子」
図1に基づいて、本発明に係る実施形態の積層型圧電素子の構造について説明する。図1は素子断面図である。
"Laminated piezoelectric element"
Based on FIG. 1, the structure of the multilayer piezoelectric element of the embodiment according to the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view of the element.
本実施形態の積層型圧電素子1は、複数の圧電体層11と複数の内部電極層12とが一層ずつ交互に積層された積層圧電体10を備え、積層圧電体10の側面に、積層圧電体10内の複数の内部電極層12に導通された外部電極22が形成された素子である。 The multilayer piezoelectric element 1 of this embodiment includes a multilayer piezoelectric body 10 in which a plurality of piezoelectric layers 11 and a plurality of internal electrode layers 12 are alternately stacked one by one. This is an element in which external electrodes 22 are formed which are electrically connected to a plurality of internal electrode layers 12 in the body 10.
外部電極22は、積層圧電体10の図示左側面10A(一側面)に形成された第1の外部電極22aと、図示右側面10B(他側面)に形成された第2の外部電極22bとからなり、複数の内部電極層12が第1の外部電極22aと第2の外部電極22bとに交互に導通されている。 The external electrode 22 includes a first external electrode 22a formed on the illustrated left side surface 10A (one side surface) of the laminated piezoelectric body 10 and a second external electrode 22b formed on the illustrated right side surface 10B (other side surface). Thus, the plurality of internal electrode layers 12 are alternately conducted to the first external electrode 22a and the second external electrode 22b.
内部電極層12は、第1の外部電極22aに導通された第1の内部電極層12aと、第2の外部電極22bに導通された第2の内部電極層12bとからなり、積層圧電体10内において、第1の内部電極層12aと第2の内部電極層12bとが交互に配置されている。 The internal electrode layer 12 includes a first internal electrode layer 12a that is electrically connected to the first external electrode 22a, and a second internal electrode layer 12b that is electrically connected to the second external electrode 22b. In the inside, the first internal electrode layers 12a and the second internal electrode layers 12b are alternately arranged.
図示する例では、第1の外部電極22aと第2の外部電極22bとは、積層圧電体10の互いに対向する側面10Aと10Bに各々形成されているが、第1の外部電極22aと第2の外部電極22bとを形成する側面は互いに対向しない側面であってもよい。 In the illustrated example, the first external electrode 22a and the second external electrode 22b are respectively formed on the side surfaces 10A and 10B facing each other of the laminated piezoelectric body 10, but the first external electrode 22a and the second external electrode 22b are formed. The side surfaces forming the external electrodes 22b may be side surfaces that do not face each other.
本実施形態では、第1の外部電極22aは、積層圧電体10の左側面10Aの少なくとも第1の内部電極層12aが形成された範囲を覆うように形成されており、さらに積層圧電体10の左側面10Aから図示下面10Dに跨って形成されている。第2の外部電極22bは、積層圧電体10の右側面10Bの少なくとも第2の内部電極層12bが形成された範囲を覆うように形成されており、さらに積層圧電体10の右側面10Bから図示上面10Cに跨って形成されている。そして、積層圧電体10の下面10Dに形成された第1の外部電極22aと、積層圧電体10の上面10Cに形成された第2の外部電極22bとの間に、電圧が印加されるようになっている。外部電極22a,22bの形成範囲と電圧印加態様は図示する例に限らず、適宜設計される。 In the present embodiment, the first external electrode 22a is formed so as to cover at least a range where the first internal electrode layer 12a is formed on the left side surface 10A of the multilayer piezoelectric body 10, and further, It is formed across the left side surface 10A and the illustrated lower surface 10D. The second external electrode 22b is formed so as to cover at least the area where the second internal electrode layer 12b is formed on the right side surface 10B of the multilayer piezoelectric body 10, and further illustrated from the right side surface 10B of the multilayer piezoelectric body 10. It is formed across the upper surface 10C. Then, a voltage is applied between the first external electrode 22a formed on the lower surface 10D of the multilayer piezoelectric body 10 and the second external electrode 22b formed on the upper surface 10C of the multilayer piezoelectric body 10. It has become. The formation ranges and voltage application modes of the external electrodes 22a and 22b are not limited to the illustrated example, and are appropriately designed.
内部電極層12はいずれも全面形成されており、内部電極層12は積層圧電体10の左側面10Aと右側面10Bのいずれの側面においても電極端面が露出している。すなわち、本実施形態の積層型圧電素子1は、全面電極構造のタイプである。 The internal electrode layers 12 are all formed over the entire surface, and the electrode end surfaces of the internal electrode layers 12 are exposed on both the left side surface 10A and the right side surface 10B of the laminated piezoelectric body 10. That is, the multilayer piezoelectric element 1 of the present embodiment is a full-surface electrode structure type.
第1の内部電極層12aは、積層圧電体10の左側面10Aにおいて露出した電極端面が第1の外部電極22aに導通され、積層圧電体10の右側面10Bにおいて露出した電極端面が絶縁材21で被覆されて第2の外部電極22bに対して絶縁されている。 In the first internal electrode layer 12a, the electrode end surface exposed at the left side surface 10A of the multilayer piezoelectric body 10 is electrically connected to the first external electrode 22a, and the electrode end surface exposed at the right side surface 10B of the multilayer piezoelectric body 10 is the insulating material 21. And insulated from the second external electrode 22b.
同様に、第2の内部電極層12bは、積層圧電体10の右側面10Bにおいて露出した電極端面が第2の外部電極22bに導通され、積層圧電体10の左側面10Aにおいて露出した電極端面が絶縁材21で被覆されて第1の外部電極22aに対して絶縁されている。 Similarly, in the second internal electrode layer 12b, the electrode end surface exposed on the right side surface 10B of the multilayer piezoelectric body 10 is electrically connected to the second external electrode 22b, and the electrode end surface exposed on the left side surface 10A of the multilayer piezoelectric body 10 is connected. It is covered with an insulating material 21 and insulated from the first external electrode 22a.
圧電体層11の構成材料は特に制限なく、ペロブスカイト型酸化物、タングステンブロンズ型酸化物、及びビスマス層状酸化物等で、圧電性を示す任意の1種又は2種以上の酸化物を使用することができる。 The constituent material of the piezoelectric layer 11 is not particularly limited, and any one kind or two or more kinds of oxides exhibiting piezoelectricity such as perovskite type oxide, tungsten bronze type oxide, and bismuth layered oxide should be used. Can do.
圧電性を示すペロブスカイト酸化物としては、チタン酸鉛,チタン酸ジルコン酸鉛(PZT),ジルコニウム酸鉛,チタン酸鉛ランタン,ジルコン酸チタン酸鉛ランタン,マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛,及びニッケルニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛等の鉛含有化合物や、チタン酸バリウム,ニオブ酸カリウム,及びチタン酸ビスマスナトリウム等の非鉛含有化合物が挙げられる。 Perovskite oxides exhibiting piezoelectric properties include lead titanate, lead zirconate titanate (PZT), lead zirconate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zirconate titanate, lead zirconium titanate magnesium niobate, and nickel niobium Lead-containing compounds such as lead zirconate titanate, and non-lead-containing compounds such as barium titanate, potassium niobate, and bismuth sodium titanate.
内部電極層12の主成分としては特に制限なく、Pt,Pd,Au,Ag,Ni,Cu等の金属又はその合金、及びLaNiO3,SrRuO3等の金属酸化物が挙げられる。 The main component of the internal electrode layer 12 is not particularly limited, and examples thereof include metals such as Pt, Pd, Au, Ag, Ni, and Cu, or alloys thereof, and metal oxides such as LaNiO 3 and SrRuO 3 .
圧電体層11の層厚と層数は特に制限されない。圧電体層11の層厚は例えば20〜500μm、層数は例えば3〜20層である。
内部電極層12の層厚は特に制限されず、例えば0.1〜5μmである。
The layer thickness and the number of layers of the piezoelectric layer 11 are not particularly limited. The layer thickness of the piezoelectric layer 11 is, for example, 20 to 500 μm, and the number of layers is, for example, 3 to 20 layers.
The layer thickness in particular of the internal electrode layer 12 is not restrict | limited, For example, it is 0.1-5 micrometers.
本実施形態では、後記するように絶縁材21の組成や形成方法を工夫する構成としているので、絶縁材の21のパターン精度が高い。そのため、本実施形態は、圧電体層11の層厚の小さい積層型圧電素子、具体的には圧電体層11の層厚が150μm以下の積層型圧電素子、さらには100μm以下の積層型圧電素子にも適用可能である。逆に言えば、本実施形態では、特に絶縁材の21のパターン精度が高いレベルで要求される、圧電体層11の層厚が150μm以下あるいは100μm以下の積層型圧電素子に対して有効である。 In the present embodiment, as will be described later, the composition and the forming method of the insulating material 21 are devised, so that the pattern accuracy of the insulating material 21 is high. Therefore, in the present embodiment, a multilayer piezoelectric element having a small piezoelectric layer 11 thickness, specifically, a multilayer piezoelectric element having a piezoelectric layer 11 having a layer thickness of 150 μm or less, and further a multilayer piezoelectric element having a thickness of 100 μm or less. It is also applicable to. In other words, the present embodiment is effective particularly for stacked piezoelectric elements having a layer thickness of the piezoelectric layer 11 of 150 μm or less or 100 μm or less, which requires a high pattern accuracy of the insulating material 21. .
積層圧電体10としては特に制限なく、グリーンシート法により複数の内部電極層と複数の圧電体層とを一体焼成したものや、予め表面に内部電極層が形成された圧電体層を複数貼り合わせて積層したものを使用することができる。貼り合せに使用する圧電体層は、多結晶でも単結晶でもよい。積層圧電体10は、エアロゾルデポジション法や気相成膜法等の手法により、内部電極層と圧電体層とを順次成膜したものであってもよい。 The laminated piezoelectric body 10 is not particularly limited, and a plurality of internal electrode layers and a plurality of piezoelectric layers are integrally fired by a green sheet method, or a plurality of piezoelectric layers on which the internal electrode layers are formed in advance are bonded together. Can be used. The piezoelectric layer used for bonding may be polycrystalline or single crystal. The laminated piezoelectric body 10 may be one in which an internal electrode layer and a piezoelectric layer are sequentially formed by a method such as an aerosol deposition method or a vapor phase film forming method.
外部電極22としては特に制限なく、Ni,Au,Pt等の金属を少なくとも1種含む金属電極が挙げられる。外部電極22の形成方法としては、メッキ法、及びスパッタ法等の気相成長法等が挙げられる。 The external electrode 22 is not particularly limited, and a metal electrode containing at least one metal such as Ni, Au, or Pt can be used. Examples of the method for forming the external electrode 22 include a vapor deposition method such as a plating method and a sputtering method.
外部電極22は導電性樹脂を主成分とする樹脂電極でもよいが、薄くても電気抵抗を低くすることができることから金属電極が好ましい。ただし、金属電極は、樹脂電極に比して、圧電体層11の伸縮に対して柔軟に追随しにくい傾向にある。本実施形態では、後記するように柔軟な絶縁材21を設ける構成としているので、絶縁材21がクッションとなって、圧電体層11の伸縮によって外部電極22にかかる応力を緩和することができる。すなわち、本実施形態では、外部電極22が金属電極である場合に有効である。 The external electrode 22 may be a resin electrode containing a conductive resin as a main component, but a metal electrode is preferable because the electrical resistance can be lowered even if it is thin. However, the metal electrode tends to hardly follow the expansion and contraction of the piezoelectric layer 11 more flexibly than the resin electrode. In this embodiment, since the flexible insulating material 21 is provided as will be described later, the insulating material 21 serves as a cushion, and the stress applied to the external electrode 22 due to expansion and contraction of the piezoelectric layer 11 can be relieved. In other words, this embodiment is effective when the external electrode 22 is a metal electrode.
本発明者は、固体の硬さの指標であるヤング率に着目し、絶縁材21としてヤング率10GPa以下のものが好適であることを見出している。
圧電体層11のヤング率は一般に40〜60GPa程度である。これに対して、無機ガラスのヤング率は一般に60〜80GPa程度であり、樹脂のヤング率は一般に8GPa以下である。
The inventor pays attention to the Young's modulus, which is an indicator of the hardness of the solid, and finds that the insulating material 21 having a Young's modulus of 10 GPa or less is suitable.
The Young's modulus of the piezoelectric layer 11 is generally about 40 to 60 GPa. On the other hand, the Young's modulus of inorganic glass is generally about 60 to 80 GPa, and the Young's modulus of resin is generally 8 GPa or less.
無機ガラスは、圧電体層と同等以上のヤング率を有する。そのため、無機ガラスからなる絶縁材では、絶縁材によって圧電体層の伸縮が阻害されて、所望の圧電歪が得られなくなる恐れがある。また、圧電体層の伸縮に絶縁材が充分に追随できない場合には、長期使用後に絶縁材にクラック等が生じて、絶縁破壊が発生する恐れもある。
これに対して、樹脂は圧電体層よりもヤング率が充分に小さく圧電体層よりも柔軟なため、樹脂を主成分とする絶縁材では、上記問題は生じにくいと考えられる。
Inorganic glass has a Young's modulus equal to or greater than that of the piezoelectric layer. Therefore, in the insulating material made of inorganic glass, the expansion and contraction of the piezoelectric layer is hindered by the insulating material, and there is a possibility that a desired piezoelectric strain cannot be obtained. In addition, if the insulating material cannot sufficiently follow the expansion and contraction of the piezoelectric layer, cracks may occur in the insulating material after long-term use, which may cause dielectric breakdown.
On the other hand, since the resin has a sufficiently smaller Young's modulus than the piezoelectric layer and is more flexible than the piezoelectric layer, it is considered that the above-described problem is unlikely to occur in an insulating material mainly composed of a resin.
本発明者はまた、樹脂を主成分としても、無機粒子等の添加によって絶縁材のヤング率が10GPaを超えると、無機ガラスと同様の問題が生じることを見出している(後記比較例2を参照)。すなわち、本実施形態において、絶縁材21はヤング率10GPa以下の条件を充足することが必須であり、この条件を充足する範囲内で1種又は複数種の絶縁性樹脂を主成分とすることが好ましい。 The present inventor has also found that the same problem as that of inorganic glass occurs when the Young's modulus of the insulating material exceeds 10 GPa by adding inorganic particles or the like even if the resin is the main component (see Comparative Example 2 described later). ). That is, in this embodiment, it is essential for the insulating material 21 to satisfy the condition of Young's modulus of 10 GPa or less, and one or more kinds of insulating resins may be the main component within the range that satisfies this condition. preferable.
絶縁性樹脂としては特に制限なく、イミド系樹脂、及び(メタ)アクリル系樹脂等が挙げられる。 There are no particular limitations on the insulating resin, and examples thereof include imide resins and (meth) acrylic resins.
また、単に樹脂を主成分とする絶縁材では、樹脂が溶融する過程で周囲に広がりやすい。そのため、絶縁材で被覆したい内部電極層の電極端面が良好に絶縁されない、あるいは絶縁材で被覆したくない内部電極層の電極端面まで絶縁材で被覆されるという現象が起こり、所望の導通と絶縁とを安定して取れない恐れがある。
絶縁特性の観点からは、絶縁材として内部に空隙がなく緻密なものが好ましい。樹脂が溶融することで微小な空隙が埋められるので、樹脂の溶融過程は必要と考えられる。
In addition, an insulating material mainly composed of a resin tends to spread around the resin in the process of melting. Therefore, the phenomenon that the electrode end face of the internal electrode layer to be covered with the insulating material is not well insulated or the electrode end face of the internal electrode layer not to be covered with the insulating material is covered with the insulating material occurs, and the desired conduction and insulation are achieved. There is a risk that it cannot be taken out stably.
From the viewpoint of insulating properties, it is preferable that the insulating material is a dense material having no voids inside. Since the resin is melted to fill the minute gaps, the resin melting process is considered necessary.
流動性抑制と絶縁特性とを考慮すれば、絶縁材21として、絶縁性樹脂及び/又は絶縁性樹脂の前駆体を含む原料液を用い、液相と固相又はゲル相との2相共存状態を経て形成されたものが好ましい。原料液は、溶液でもエマルジョンでもよい。絶縁性樹脂の前駆体は、重合反応や架橋反応等により絶縁性樹脂になるものであり、モノマー、比較的低分子量のプレポリマー、又は未架橋の架橋性樹脂等である。 In consideration of fluidity suppression and insulating characteristics, a raw material liquid containing an insulating resin and / or a precursor of an insulating resin is used as the insulating material 21, and a two-phase coexistence state of a liquid phase and a solid phase or a gel phase is used. What was formed through this is preferable. The raw material liquid may be a solution or an emulsion. The precursor of the insulating resin becomes an insulating resin by a polymerization reaction, a crosslinking reaction, or the like, and is a monomer, a relatively low molecular weight prepolymer, an uncrosslinked crosslinkable resin, or the like.
上記原料液を用いることで、樹脂の溶融によって生成される液相によって緻密な空隙が埋められ、しかも絶縁材形成過程における流動が固相又はゲル相の存在によって抑制されるので、緻密でパターン精度の高い絶縁材21が得られる。 By using the above raw material liquid, dense voids are filled with the liquid phase generated by melting of the resin, and the flow in the insulating material formation process is suppressed by the presence of the solid phase or gel phase. Insulating material 21 with high thickness is obtained.
<原料液(I)>
絶縁材21の原料液としては、絶縁性樹脂及び/又は絶縁性樹脂の前駆体の一部が、固状粒子又はゲル状粒子の形態で存在している原料液(I)が好ましい。
原料液(I)を用いる場合には、上記の固状粒子又はゲル状粒子が固相又はゲル相を形成する。また、この粒子自体も樹脂及び/又は樹脂前駆体を主成分とするので、絶縁材21の形成過程で最終的には粒子形状は消失して、他の成分と一体化して1つの相となる。
<Raw material (I)>
As the raw material liquid of the insulating material 21, the raw material liquid (I) in which a part of the insulating resin and / or the precursor of the insulating resin exists in the form of solid particles or gel particles is preferable.
When the raw material liquid (I) is used, the solid particles or gel particles form a solid phase or a gel phase. In addition, since the particles themselves are mainly composed of a resin and / or a resin precursor, the particle shape eventually disappears in the formation process of the insulating material 21 and is integrated with other components to form one phase. .
原料液(I)としては、絶縁性樹脂及び/又は絶縁性樹脂の前駆体として、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と、架橋性絶縁性樹脂が架橋された架橋樹脂を主成分とする固状又はゲル状の架橋樹脂粒子(B)とを含む原料液(I−a)が、特に好ましい。 The raw material liquid (I) is mainly composed of an uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and a crosslinked resin obtained by crosslinking the crosslinkable insulating resin as a precursor of the insulating resin and / or insulating resin. The raw material liquid (Ia) containing the solid or gel-like crosslinked resin particles (B) is particularly preferable.
絶縁材21は、上記原料液(I−a)を用いた電着及び焼成により形成することができる。焼成工程で、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)は架橋する。また、焼成工程で、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と架橋樹脂粒子(B)とはいずれも溶融し、これによってこれらが1つの相となる。 The insulating material 21 can be formed by electrodeposition and firing using the raw material liquid (Ia). In the firing step, the uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) is crosslinked. Further, in the firing step, the uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and the crosslinked resin particles (B) are both melted to form one phase.
電着及び焼成により絶縁材21を形成する場合、原料液である電着液の液性はアニオン性又はカチオン性である必要がある。アニオン型電着液では、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)として、エポキシ変性アクリル樹脂等が挙げられる。カチオン型電着液では、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)として、アミン変性エポキシ樹脂、及びスルホニウム変性エポキシ樹脂等が挙げられる。 When forming the insulating material 21 by electrodeposition and baking, the liquidity of the electrodeposition liquid which is a raw material liquid needs to be anionic or cationic. In the anionic electrodeposition liquid, an epoxy-modified acrylic resin or the like can be used as the uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A). In the cationic electrodeposition liquid, examples of the uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) include an amine-modified epoxy resin and a sulfonium-modified epoxy resin.
架橋樹脂粒子(B)は、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)で例示したような樹脂を架橋させた架橋樹脂を主成分とするものである。架橋樹脂粒子(B)は乳化重合等により調製することができる。平均粒子径は特に制限なく、1〜30μmが好ましい。 The crosslinked resin particles (B) are mainly composed of a crosslinked resin obtained by crosslinking the resin exemplified in the non-crosslinked crosslinkable insulating resin (A). The crosslinked resin particles (B) can be prepared by emulsion polymerization or the like. The average particle diameter is not particularly limited and is preferably 1 to 30 μm.
電着液には、上記成分(A),(B)の他に、必要に応じて、水性溶媒、乳化剤、硬化剤、及び触媒等が配合される。 In addition to the components (A) and (B), an aqueous solvent, an emulsifier, a curing agent, a catalyst, and the like are blended in the electrodeposition liquid as necessary.
本実施形態では、積層圧電体10の同じ側面に露出した電極端面を一層おきに絶縁処理する必要がある。左側面10Aに絶縁材21を形成する方法について説明する。内部電極層12bと同じ電極ピッチで形成された積層電極を用意して、これを積層圧電体10の右側面10Bに当接させる。アニオン型電着液を用いる場合には、積層圧電体10と積層電極との接合体を陽極とし、この陽極と対向電極である陰極とを電着液内に浸漬させ、積層圧電体10と対向電極との間に電圧を印加することで、左側面10Aに露出した内部電極層12bの電極端面のみを選択的に絶縁処理することができる。カチオン型電着液を用いる場合には、積層圧電体10と積層電極との接合体を陰極とし、対向電極を陽極とすればよい。右側面10Bの絶縁材21についても、同様に形成することができる。 In this embodiment, it is necessary to insulate the electrode end surfaces exposed on the same side surface of the laminated piezoelectric body 10 every other layer. A method for forming the insulating material 21 on the left side surface 10A will be described. A laminated electrode formed with the same electrode pitch as that of the internal electrode layer 12 b is prepared and brought into contact with the right side surface 10 </ b> B of the laminated piezoelectric body 10. In the case of using an anionic electrodeposition liquid, the bonded body of the laminated piezoelectric body 10 and the laminated electrode is used as an anode, and the anode and a cathode as a counter electrode are immersed in the electrodeposition liquid so as to face the laminated piezoelectric body 10. By applying a voltage between the electrodes, only the electrode end face of the internal electrode layer 12b exposed to the left side face 10A can be selectively insulated. When a cationic electrodeposition liquid is used, the joined body of the laminated piezoelectric body 10 and the laminated electrode may be a cathode, and the counter electrode may be an anode. The insulating material 21 on the right side surface 10B can be formed similarly.
<原料液(II)>
原料液としては、樹脂及び/又は樹脂前駆体を主成分とする固状粒子又はゲル状粒子の代わりに、無機粒子(C)を含む原料液(II)を用いてもよい。この場合、無機粒子(C)が固相を形成する。樹脂及び/又は樹脂前駆体を主成分とする粒子と異なり、無機粒子(C)は樹脂及び/又は樹脂前駆体とは1つの相にならず、絶縁材21の形成終了後も粒子状のまま存在する。
<Raw material liquid (II)>
As the raw material liquid, a raw material liquid (II) containing inorganic particles (C) may be used in place of the solid particles or gel particles mainly composed of resin and / or resin precursor. In this case, the inorganic particles (C) form a solid phase. Unlike particles mainly composed of a resin and / or resin precursor, the inorganic particles (C) do not form one phase with the resin and / or resin precursor, and remain in a particulate form even after the formation of the insulating material 21 is completed. Exists.
原料液(II)としては例えば、原料液(I)で挙げた未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と無機粒子(C)とを含む原料液(II−a)が挙げられる。無機粒子(C)としては特に制限なく、シリカ粒子等が挙げられる。平均粒子径は特に制限なく、一次粒子径で5〜100nmが好ましく、40〜70nmがより好ましい。
原料液(II)を用いる場合にも、絶縁材21は電着及び焼成により形成することができる。
Examples of the raw material liquid (II) include a raw material liquid (II-a) containing the uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and inorganic particles (C) mentioned in the raw material liquid (I). There is no restriction | limiting in particular as an inorganic particle (C), A silica particle etc. are mentioned. There is no restriction | limiting in particular in an average particle diameter, 5-100 nm is preferable at a primary particle diameter, and 40-70 nm is more preferable.
Even when the raw material liquid (II) is used, the insulating material 21 can be formed by electrodeposition and baking.
<原料液(I)と(II)との比較>
原料液(I)と原料液(II)とを比較すれば、前者がより好ましい。図2及び図3を参照して、電着及び焼成により絶縁材21を形成する場合について説明する。図2(a)は未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と架橋樹脂粒子(B)とを含む原料液(I−a)を用いる場合の電着の様子を示す図であり、図2(b)はこの電着により形成される絶縁材の拡大図である。図3(a)は未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と無機粒子(C)とを含む原料液(II−a)を用いる場合の電着の様子を示す図であり、図3(b)はこの電着により形成される絶縁材の拡大図である。
<Comparison of raw material liquids (I) and (II)>
If the raw material liquid (I) and the raw material liquid (II) are compared, the former is more preferable. With reference to FIG.2 and FIG.3, the case where the insulating material 21 is formed by electrodeposition and baking is demonstrated. FIG. 2A is a diagram showing a state of electrodeposition in the case of using a raw material liquid (Ia) containing uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and crosslinked resin particles (B). (B) is an enlarged view of the insulating material formed by this electrodeposition. FIG. 3 (a) is a diagram showing the state of electrodeposition in the case of using a raw material liquid (II-a) containing uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and inorganic particles (C). b) is an enlarged view of an insulating material formed by this electrodeposition.
図2(a)に示すように、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と架橋樹脂粒子(B)とを含む原料液(I−a)を用いる場合、架橋樹脂粒子(B)として、成分(A)が架橋された架橋樹脂を主成分とする粒子を用いることができる。かかる構成では、成分(A)と成分(B)の表面極性官能基の種類(アニオン型では−COOH等、カチオン型では−NH2等)を合わせることができる。成分(A)と成分(B)の表面極性官能基がいずれも−COOHである場合について図示してある。 As shown in FIG. 2 (a), when using a raw material liquid (Ia) containing uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and crosslinked resin particles (B), as crosslinked resin particles (B), Particles whose main component is a crosslinked resin in which the component (A) is crosslinked can be used. In such a configuration, the types of the surface polar functional groups of the component (A) and the component (B) (-COOH or the like for the anionic type, -NH 2 or the like for the cationic type) can be combined. The case where the surface polar functional groups of the component (A) and the component (B) are both —COOH is illustrated.
成分(A)と成分(B)の表面極性官能基の種類が同一であれば、成分(A)と成分(B)の表面電位が略等しくなるので、成分(A)と成分(B)の電極端面への付着のしやすさは同等レベルとなる。そのため、電着液の成分比と略等しい成分比で絶縁材21を形成することができ、材料設計がしやすい。同じ電着液を用いて積層圧電体10を変えて複数回電着を行う場合にも、電着液中の成分比が大きく変動しないので、製造安定性にも優れている。 If the surface polar functional groups of the component (A) and the component (B) are the same, the surface potentials of the component (A) and the component (B) are substantially equal. Easiness of adhesion to the electrode end face is at the same level. Therefore, the insulating material 21 can be formed with a component ratio substantially equal to the component ratio of the electrodeposition liquid, and the material design is easy. Even when the electrodeposition is performed a plurality of times by changing the laminated piezoelectric body 10 using the same electrodeposition liquid, the component ratio in the electrodeposition liquid does not vary greatly, and thus the production stability is excellent.
成分(A)と成分(B)の表面極性官能基が同一でない場合にも、成分(A)と成分(B)の基本骨格はいずれも樹脂であるので、アニオン型同士あるいはカチオン型同士であれば、表面電位はそれ程大きく異なることはなく、電着液の成分比に近い成分比で絶縁材21を形成することができると考えられる。 Even when the surface polar functional groups of the component (A) and the component (B) are not the same, since the basic skeletons of the component (A) and the component (B) are both resins, they may be anion types or cation types. For example, the surface potential is not so different, and it is considered that the insulating material 21 can be formed with a component ratio close to the component ratio of the electrodeposition liquid.
図2(b)に示すように、架橋樹脂粒子(B)は、最終的には粒子形状が消失し、成分(A)と一体化して1つの相になるため、絶縁材21は、その内部に異物が存在せず一体性が優れたものとなる。かかる絶縁材21では、内部クラック等が生じにくく、長期使用後にも絶縁破壊が生じにくい。
また、成分(A)と成分(B)はいずれも樹脂であるので、ヤング率も本実施形態の規定を安定的に充足することができる。
As shown in FIG. 2 (b), the crosslinked resin particles (B) eventually lose their particle shape and are integrated with the component (A) to form one phase. No foreign matter is present in the case, and the integrity is excellent. With such an insulating material 21, internal cracks and the like are unlikely to occur, and dielectric breakdown is unlikely to occur even after long-term use.
Further, since both the component (A) and the component (B) are resins, the Young's modulus can stably satisfy the definition of this embodiment.
図3(a)に示すように、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と無機粒子(C)とを含む原料液(II−a)を用いる場合、成分(A)と成分(C)は基本骨格の組成が大きく異なり、成分(A)と成分(C)の表面極性官能基も通常異なる。未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)の表面極性官能基は、アニオン型では例えば−COOH等である。無機粒子(C)がシリカ粒子の場合、無機粒子(C)の表面極性官能基は−OHである。成分(A)の表面極性官能基が−COOHであり、成分(C)の表面極性官能基が−OHである場合について図示してある。 When using the raw material liquid (II-a) containing uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and inorganic particles (C) as shown in FIG. 3A, component (A) and component (C) The composition of the basic skeleton is greatly different, and the surface polar functional groups of the component (A) and the component (C) are usually different. The surface polar functional group of the uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) is, for example, —COOH in the anionic type. When the inorganic particles (C) are silica particles, the surface polar functional group of the inorganic particles (C) is —OH. The case where the surface polar functional group of the component (A) is —COOH and the surface polar functional group of the component (C) is —OH is illustrated.
かかる成分の組合せでは、原料液(I)を用いる場合と比べて、成分(A)と成分(C)の表面電位の差が相対的に大きい傾向にあり、成分(A)と成分(C)の電極端面への付着のしやすさに差が生じる可能性がある。そのため、電着液の成分比と異なる成分比の絶縁材21が形成される可能性があり、原料液(I)を用いる場合と比べて所望組成の絶縁材21を形成することが相対的に難しい。また、同じ電着液を用いて積層圧電体10を変えて複数回電着を行う場合には、電着液中の成分比が変動する可能性もある。 In such a combination of components, the difference in surface potential between component (A) and component (C) tends to be relatively large compared to the case of using raw material liquid (I), and component (A) and component (C) There is a possibility that a difference occurs in the easiness of adhesion to the electrode end face. Therefore, there is a possibility that the insulating material 21 having a component ratio different from the component ratio of the electrodeposition liquid is formed, and it is relatively easy to form the insulating material 21 having a desired composition as compared with the case of using the raw material liquid (I). difficult. Further, when electrodeposition is performed a plurality of times by changing the laminated piezoelectric body 10 using the same electrodeposition liquid, the component ratio in the electrodeposition liquid may vary.
図3(b)に示すように、無機粒子(C)は主成分の樹脂とは1つの相にならず、絶縁材21の形成終了後も粒子状のまま存在する。そのため、樹脂と無機粒子(C)との界面が電界ストレスに弱く、長期使用後に、樹脂と無機粒子(C)との界面部分が起点となって絶縁材21内に微小なクラックが発生する恐れがある。
また、無機粒子(C)の配合量が多くなると、絶縁材21が硬くなって、無機ガラスからなる絶縁材と同様の問題が発生するので、配合量には制限がある。
As shown in FIG. 3B, the inorganic particles (C) do not form one phase with the main component resin, and remain in the form of particles even after the formation of the insulating material 21 is completed. For this reason, the interface between the resin and the inorganic particles (C) is weak against electric field stress, and after a long period of use, the interface portion between the resin and the inorganic particles (C) may be a starting point, and micro cracks may be generated in the insulating material 21. There is.
Moreover, since the insulating material 21 will become hard and the problem similar to the insulating material which consists of inorganic glass will generate | occur | produce when the compounding quantity of an inorganic particle (C) increases, there exists a restriction | limiting in the compounding quantity.
アニオン型の電着液を用いる場合について説明したが、カチオン型の電着液を用いる場合には、無機粒子(C)の表面官能基をカチオン性にする必要がある。例えば、表面極性官能基が−NH2等であるカチオン型の未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)を用い、無機粒子(C)としてシリカ粒子を用いて電着を行う場合には、−NH2基を有するシランカップリング剤等を用いて、無機粒子(C)の表面極性官能基をカチオン性にするなどの工夫が必要である。 The case where an anionic electrodeposition solution is used has been described. However, when a cationic electrodeposition solution is used, the surface functional groups of the inorganic particles (C) must be made cationic. For example, when electrodeposition is performed using a cationic non-crosslinked crosslinkable insulating resin (A) whose surface polar functional group is —NH 2 or the like and silica particles as inorganic particles (C), It is necessary to devise such as making the surface polar functional group of the inorganic particles (C) cationic by using a silane coupling agent having an NH 2 group or the like.
<原料液(III)>
原料液としては、樹脂及び/又は樹脂前駆体を主成分とする固状粒子又はゲル状粒子と、無機粒子(C)とを含む原料液(III)を用いてもよい。
原料液(III)としては、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と架橋樹脂粒子(B)と無機粒子(C)とを含む原料液(III−a)が挙げられる。
<Raw material liquid (III)>
As a raw material liquid, you may use the raw material liquid (III) containing the solid particle or gel-like particle | grains which have resin and / or a resin precursor as a main component, and an inorganic particle (C).
Examples of the raw material liquid (III) include a raw material liquid (III-a) containing uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A), crosslinked resin particles (B), and inorganic particles (C).
原料液(I)〜(III)のいずれかを用い、絶縁材21を電着及び焼成により形成する場合について説明した。電着では、位置決めを行わなくても、電極端面に選択的に必要な成分を付着させることができるので、絶縁材21の形成が簡易であり、好ましい。 The case where the insulating material 21 is formed by electrodeposition and firing using any of the raw material liquids (I) to (III) has been described. Electrodeposition is preferable because the necessary components can be selectively attached to the electrode end face without positioning, and the formation of the insulating material 21 is simple.
絶縁材21は、その他の方法で形成することもできる。例えば、絶縁材21は、マイクロディスペンサを用い、位置決めしながら原料液の塗布を行い、その後、塗布したものを熱硬化又は光硬化等により硬化することでも、形成することができる。マイクロディスペンス法により絶縁材21を形成する場合には、原料液はアニオン性又はカチオン性のエマルジョン形態である必要はなく、例えば、未架橋の液状樹脂と固相又はゲル相との2相共存状態の原料液を使用できる。 The insulating material 21 can also be formed by other methods. For example, the insulating material 21 can also be formed by applying a raw material liquid while positioning using a microdispenser, and then curing the applied material by heat curing or photocuring. When the insulating material 21 is formed by the micro-dispensing method, the raw material liquid does not need to be in an anionic or cationic emulsion form. For example, a two-phase coexistence state of an uncrosslinked liquid resin and a solid phase or a gel phase Can be used.
本実施形態の積層型圧電素子1は、以上のように構成されている。
本実施形態の積層型圧電素子1では、内部電極層12の電極端面を被覆する絶縁材21のヤング率を10GPa以下に規定する構成としている。かかるヤング率の絶縁材21であれば充分な柔軟性を有するので、本実施形態によれば、電極端面を被覆する絶縁材21によって圧電体層11の伸縮が阻害されることなく、長期使用に渡って絶縁材21のクラック等及びこれによる絶縁破壊を抑制することができ、耐久性に優れた積層型圧電素子1を提供することができる。
The multilayer piezoelectric element 1 of the present embodiment is configured as described above.
In the multilayer piezoelectric element 1 of this embodiment, the Young's modulus of the insulating material 21 covering the electrode end surface of the internal electrode layer 12 is defined to be 10 GPa or less. Since the insulating material 21 having such a Young's modulus has sufficient flexibility, according to the present embodiment, the expansion and contraction of the piezoelectric layer 11 is not hindered by the insulating material 21 covering the electrode end face, and can be used for a long time. It is possible to suppress the cracks of the insulating material 21 and the insulation breakdown caused thereby, and to provide the laminated piezoelectric element 1 having excellent durability.
本実施形態の積層型圧電素子1において、絶縁材21は、絶縁性樹脂及び/又は絶縁性樹脂の前駆体を含む原料液を用い、液相と固相又はゲル相との2相共存状態を経て形成されたものであることが好ましい。かかる絶縁材21では、絶縁材形成過程における流動が固相又はゲル相の存在によって抑制されるので、絶縁材21のパターン精度が良好で、所望の導通と絶縁を安定して取ることが可能な積層型圧電素子1を提供することができる。 In the multilayer piezoelectric element 1 of the present embodiment, the insulating material 21 uses a raw material liquid containing an insulating resin and / or a precursor of an insulating resin, and has a two-phase coexistence state of a liquid phase and a solid phase or a gel phase. It is preferable that it is formed through the process. In such an insulating material 21, since the flow in the insulating material forming process is suppressed by the presence of the solid phase or the gel phase, the pattern accuracy of the insulating material 21 is good, and desired conduction and insulation can be stably taken. The multilayer piezoelectric element 1 can be provided.
本発明に係る実施例及び比較例について説明する。 Examples and comparative examples according to the present invention will be described.
(実施例1〜4,比較例1〜2)
<電着液の調製>
各例において、表1に示す配合比で原料を配合して、電着液を調製した。表中の配合量は電着液量を100質量%としたときの固形分量であり、各例とも総固形分量は20質量%とした。用いた原料は以下の通りである。
未架橋エマルジョン:未架橋のアミン変性エポキシ樹脂(成分(A))を含むカチオン型エマルジョン、
架橋エマルジョン:アミン変性エポキシ樹脂が架橋された架橋樹脂を主成分とするゲル状粒子(平均粒径20μm、成分(B))を含むマイクロゲルエマルジョン、
コロイダルシリカ:平均粒径50nmのシリカ粒子(成分(C))を含む分散液
(Examples 1-4, Comparative Examples 1-2)
<Preparation of electrodeposition solution>
In each example, the raw materials were blended at a blending ratio shown in Table 1 to prepare an electrodeposition solution. The blending amount in the table is the solid content when the electrodeposition liquid amount is 100% by mass, and the total solid content is 20% by mass in each example. The raw materials used are as follows.
Uncrosslinked emulsion: a cationic emulsion containing an uncrosslinked amine-modified epoxy resin (component (A)),
Cross-linked emulsion: a microgel emulsion containing gel-like particles (average particle size 20 μm, component (B)) mainly composed of a cross-linked resin obtained by cross-linking an amine-modified epoxy resin,
Colloidal silica: Dispersion containing silica particles having an average particle size of 50 nm (component (C))
<電着基材>
各例において、下記2種の電着基材を用意した。
電着基材1:複数の圧電体層と複数の内部電極層とが一層ずつ交互に積層された積層圧電体(圧電体層=PZT、圧電体層の層数=25層、圧電体層の層厚=100μm)、
電着基材2:スライドガラス上にPtをスパッタコーティングしたガラス/Pt積層板(Pt厚=0.5μm)
<Electrodeposition substrate>
In each example, the following two electrodeposition substrates were prepared.
Electrodeposition base material 1: laminated piezoelectric material in which a plurality of piezoelectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately laminated one by one (piezoelectric layer = PZT, number of piezoelectric layers = 25 layers, piezoelectric layer Layer thickness = 100 μm),
Electrodeposit base material 2: Glass / Pt laminate (Pt thickness = 0.5 μm) with Pt sputter coated on slide glass
<絶縁破壊電圧とヤング率の評価>
各例において、2枚のガラス/Pt積層板(電着基材2)に対して、調製した電着液を用いて、電着を実施した。架橋硬化後の絶縁膜の厚みがそれぞれ15μm、30μmとなるように、印加電圧を50〜80Vの範囲内で調整した。いずれの試料についても、電着終了後、100℃で乾燥させ、さらに180℃20分の条件で架橋硬化のための加熱を行った。
<Evaluation of dielectric breakdown voltage and Young's modulus>
In each example, electrodeposition was performed on the two glass / Pt laminates (electrodeposition base material 2) using the prepared electrodeposition solution. The applied voltage was adjusted within a range of 50 to 80 V so that the thickness of the insulating film after crosslinking and curing was 15 μm and 30 μm, respectively. All the samples were dried at 100 ° C. after the electrodeposition, and further heated for crosslinking and curing at 180 ° C. for 20 minutes.
15μm厚の絶縁膜を形成したガラス/Pt積層板については、絶縁膜上に真空蒸着法にてAu電極(0.2μm厚、1.5mmφ)を形成した。得られたガラス/Pt下部電極/15μm絶縁膜/Au上部電極の積層体を、絶縁破壊電圧の評価に供した。絶縁油中にサンプルを浸漬した状態で、Pt/Au電極間に印加する電圧を徐々に上げて(昇圧速度=1kV/min)、絶縁破壊電圧を測定した。 For the glass / Pt laminate on which the 15 μm-thick insulating film was formed, an Au electrode (0.2 μm thickness, 1.5 mmφ) was formed on the insulating film by vacuum deposition. The obtained glass / Pt lower electrode / 15 μm insulating film / Au upper electrode laminate was subjected to dielectric breakdown voltage evaluation. With the sample immersed in insulating oil, the voltage applied between the Pt / Au electrodes was gradually increased (pressure increase rate = 1 kV / min), and the dielectric breakdown voltage was measured.
また、得られたガラス/Pt/30μm絶縁膜の積層体を、ヤング率の評価に供した。ヤング率は、ナノインデンテーション法により測定した。具体的には、サンプルに対して徐々に荷重をかけていき最大9.8mNの荷重をかけた後、徐々に除荷し、このとき得られる除荷中の荷重変位曲線の傾きからヤング率を算出した。 The obtained glass / Pt / 30 μm insulating film laminate was subjected to Young's modulus evaluation. Young's modulus was measured by the nanoindentation method. Specifically, after applying a load gradually to the sample and applying a maximum load of 9.8 mN, the sample is gradually unloaded, and the Young's modulus is calculated from the slope of the load displacement curve during unloading obtained at this time. Calculated.
<積層型圧電素子の作製と評価>
各例において、調製した電着液を用いて、積層圧電体(電着基材1)の1つの側面に露出した複数の内部電極層の電極端面に対して、一層おきに電着絶縁を実施した。印加電圧は、ガラス/Pt積層板(電着基材2)に対して同じ電着液を用いて電着を実施したときに、架橋硬化後の絶縁膜の厚みが15μmとなる条件とした。電着終了後、100℃で乾燥させ、さらに180℃20分の条件で架橋硬化のための加熱を行った。形成された絶縁材の線幅を、測長光学顕微鏡にて測定した。
<Production and evaluation of multilayer piezoelectric element>
In each example, using the prepared electrodeposition solution, electrodeposition insulation is performed every other layer on the electrode end surfaces of the plurality of internal electrode layers exposed on one side surface of the laminated piezoelectric body (electrodeposit base material 1). did. The applied voltage was set such that the thickness of the insulating film after crosslinking and curing was 15 μm when the same electrodeposition solution was used for the glass / Pt laminate (electrodeposition substrate 2). After the electrodeposition, the film was dried at 100 ° C. and further heated for crosslinking and curing at 180 ° C. for 20 minutes. The line width of the formed insulating material was measured with a length measuring optical microscope.
同様に、先に電着絶縁を行った側面と対向する側面に露出した複数の内部電極層の電極端面に対しても、一層おきの電着絶縁と焼成とを実施した。その後、積層圧電体の2つの側面に対して、Ptのスパッタコーティングにより外部電極(0.5μm厚)を形成して、積層型圧電素子を得た。 Similarly, every other electrodeposition insulation and firing were performed on the electrode end faces of the plurality of internal electrode layers exposed on the side face opposite to the side face on which the electrodeposition insulation was previously performed. Thereafter, external electrodes (0.5 μm thick) were formed on the two side surfaces of the multilayer piezoelectric body by Pt sputter coating to obtain a multilayer piezoelectric element.
素子は、絶縁油中に素子を浸漬させ、室温にて300V×5分の分極処理を行った後、耐久性評価に供した。1kHz矩形波(0−200V、duty50%、図4を参照)を素子に印加し、素子温度を60℃以下に保ちながら、故障するまでの印加サイクル数を求めた。素子温度が60℃を超えた場合には、電圧印加を休止し、60℃以下に冷却した後、電圧印加を再開した。使用した圧電体の抗電界は室温で650V/mmであり、200Vの印加電圧は抗電界の約3倍の電界を積層圧電素子に印加していることとなる。 The element was immersed in insulating oil, subjected to polarization treatment at 300 V × 5 minutes at room temperature, and then subjected to durability evaluation. A 1 kHz rectangular wave (0-200 V, duty 50%, see FIG. 4) was applied to the device, and the number of applied cycles until failure occurred while maintaining the device temperature at 60 ° C. or lower. When the element temperature exceeded 60 ° C., voltage application was stopped, and after cooling to 60 ° C. or lower, voltage application was resumed. The coercive electric field of the used piezoelectric body is 650 V / mm at room temperature, and an applied voltage of 200 V applies an electric field of about three times the coercive electric field to the laminated piezoelectric element.
<結果>
評価結果を表2に示す。
圧電体層の層厚は100μmであるので、一層おきの絶縁処理では、絶縁材の線幅として内部電極層の電極ピッチの2倍弱まで許容される。ただし、絶縁材の線幅が大きくなりすぎると、外部電極と導通させたい内部電極層の電極端面まで絶縁材で被覆されてしまうので、絶縁材の線幅として内部電極層の電極ピッチの1.5倍以下が好ましい。
<Result>
The evaluation results are shown in Table 2.
Since the layer thickness of the piezoelectric layer is 100 μm, the insulation treatment for every other layer allows the line width of the insulating material to be slightly less than twice the electrode pitch of the internal electrode layer. However, if the line width of the insulating material becomes too large, the electrode end face of the internal electrode layer that is desired to be electrically connected to the external electrode is covered with the insulating material, so that the line width of the insulating material is 1. 5 times or less is preferable.
参考までに、比較例1及び実施例2における、積層圧電体(電着基材1)の側面に交互絶縁し、外部電極を形成する前の表面状態の光学顕微鏡写真を図5に示す(図5(a)が比較例1、図5(b)が実施例2)。 For reference, FIG. 5 shows an optical micrograph of the surface state before alternately forming the external electrodes on the side surfaces of the laminated piezoelectric body (electrodeposit base material 1) in Comparative Example 1 and Example 2 (FIG. 5). 5 (a) is Comparative Example 1, and FIG. 5 (b) is Example 2.
電着液として未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)のエマルジョンを用いた比較例1では、樹脂が架橋硬化する前に、加熱によって樹脂が溶融して流動化し周囲に広がったため、絶縁材の線幅が180μm超となった。このため、絶縁材で被覆したい内部電極層の電極端面が良好に絶縁されない箇所と、絶縁材で被覆したくない内部電極層の電極端面が絶縁材で被覆された箇所が見られた。かかる交互絶縁不良が生じたため、所望の絶縁と導通とが取れず、積層型圧電素子を作製することができなかった。 In Comparative Example 1 using an emulsion of an uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) as the electrodeposition liquid, the resin melted by heating and fluidized and spread to the surroundings before the resin was crosslinked and cured. The line width was over 180 μm. For this reason, the location where the electrode end surface of the internal electrode layer desired to be coated with the insulating material was not well insulated and the location where the electrode end surface of the internal electrode layer not desired to be coated with the insulating material was coated with the insulating material were observed. Since such alternate insulation failure occurred, desired insulation and conduction could not be obtained, and a multilayer piezoelectric element could not be produced.
これに対して、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と架橋樹脂粒子(B)とを含む電着液を調製した実施例1〜2、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と無機粒子(C)とを含む電着液を調製した実施例3、及び、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と架橋樹脂粒子(B)と無機粒子(C)とを含む電着液を調製した実施例4では、絶縁材形成過程における流動が抑制され、絶縁材の線幅が80〜110μmと良好であった。いずれの実施例においても、絶縁したい電極端面は絶縁材できれいに被覆され、絶縁したくない電極端面は絶縁材で被覆されず、絶縁材のパターン精度が良好であった。 On the other hand, Examples 1-2 which prepared the electrodeposition liquid containing uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and crosslinked resin particle (B), uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A), and Example 3 in which an electrodeposition solution containing inorganic particles (C) was prepared, and an electrodeposition solution containing uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A), crosslinked resin particles (B) and inorganic particles (C) In Example 4 prepared, the flow in the insulating material formation process was suppressed, and the line width of the insulating material was as good as 80 to 110 μm. In any of the examples, the end face of the electrode to be insulated was neatly covered with the insulating material, and the end face of the electrode not desired to be insulated was not covered with the insulating material, and the pattern accuracy of the insulating material was good.
特に、無機粒子(C)を配合せず、未架橋の架橋性絶縁性樹脂(A)と架橋樹脂粒子(B)とを含む電着液を調製した実施例1〜2では、絶縁破壊電圧が高く、良好であった。 In particular, in Examples 1 and 2 in which the electrodeposition liquid containing the uncrosslinked crosslinkable insulating resin (A) and the crosslinked resin particles (B) was prepared without blending the inorganic particles (C), the dielectric breakdown voltage was high. High and good.
無機粒子(C)を含む電着液を調製した例では、絶縁破壊電圧が低下し、ヤング率が高くなる傾向にあった。固形分の合計量100質量%に対して、無機粒子(C)を20質量%配合した比較例2では、絶縁材のヤング率が10GPaを超え、故障するまでの印加サイクル数は9×106サイクル以下であった。固形分の合計量100質量%に対して、無機粒子(C)を10質量%配合した実施例3〜4では、無機粒子(C)の配合による悪影響はそれ程なく、良好な結果が得られた。 In the example in which the electrodeposition liquid containing inorganic particles (C) was prepared, the dielectric breakdown voltage decreased and the Young's modulus tended to increase. In Comparative Example 2 in which 20% by mass of inorganic particles (C) was blended with respect to 100% by mass of the total solid content, the Young's modulus of the insulating material exceeded 10 GPa, and the number of applied cycles until failure was 9 × 10 6. The cycle was below. In Examples 3 to 4 in which 10% by mass of the inorganic particles (C) was blended with respect to 100% by mass of the total solid content, there was not much adverse effect due to the blending of the inorganic particles (C), and good results were obtained. .
本発明の積層型圧電素子は、インクジェット式記録ヘッド,磁気記録再生ヘッド,MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)デバイス,マイクロポンプ,及び超音波探触子等に搭載される圧電アクチュエータ等に好ましく利用できる。 The multilayer piezoelectric element of the present invention can be preferably used for a piezoelectric actuator mounted on an ink jet recording head, a magnetic recording / reproducing head, a MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) device, a micro pump, an ultrasonic probe, and the like. .
1 積層型圧電素子
10 積層圧電体
10A 左側面(一側面)
10B 右側面(他側面)
11 圧電体層
12a,12b,12 内部電極層
21 絶縁材
22a,22b,22 外部電極
1 Multilayer Piezoelectric Element 10 Multilayer Piezoelectric Body 10A Left Side (One Side)
10B Right side (other side)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Piezoelectric layer 12a, 12b, 12 Internal electrode layer 21 Insulation material 22a, 22b, 22 External electrode
Claims (9)
前記外部電極は、前記積層圧電体の一側面に形成された第1の外部電極と、他側面に形成された第2の外部電極とからなり、前記複数の内部電極層が、前記第1の外部電極と前記第2の外部電極とに交互に導通された積層型圧電素子において、
前記複数の内部電極層はいずれも、前記積層圧電体の前記一側面及び前記他側面において電極端面が露出しており、かつ、該露出した電極端面のうち、一方が前記外部電極に導通され、他方が絶縁材で被覆されて前記外部電極に対して絶縁されており、
前記絶縁材のヤング率が10GPa以下であることを特徴とする積層型圧電素子。 A laminated piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers and a plurality of internal electrode layers are alternately laminated one by one; and an external electrode formed on the laminated piezoelectric body,
The external electrode includes a first external electrode formed on one side surface of the multilayered piezoelectric body and a second external electrode formed on the other side surface, and the plurality of internal electrode layers include the first external electrode. In the stacked piezoelectric element alternately connected to the external electrode and the second external electrode,
Each of the plurality of internal electrode layers has an electrode end surface exposed at the one side surface and the other side surface of the multilayer piezoelectric body, and one of the exposed electrode end surfaces is electrically connected to the external electrode, The other is covered with an insulating material and insulated from the external electrode,
A laminated piezoelectric element, wherein the insulating material has a Young's modulus of 10 GPa or less.
前記絶縁材は、該原料液を用いた電着及び焼成により形成されたものであることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の積層型圧電素子。 The liquidity of the raw material liquid is anionic or cationic,
The multilayer piezoelectric element according to claim 3, wherein the insulating material is formed by electrodeposition and baking using the raw material liquid.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009246253A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | Laminated piezoelectric element, and method for manufacturing the same |
JP2011187674A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Murata Mfg Co Ltd | Laminated ceramic electronic component, laminated ceramic capacitor, and laminated positive temperature coefficient thermistor |
JP2014150600A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Tokai Rubber Ind Ltd | Actuator element and method of manufacturing actuator element |
JP2020019663A (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 株式会社サイオクス | GaN crystal |
JP2021061271A (en) * | 2019-10-03 | 2021-04-15 | 株式会社リコー | Electro-mechanical conversion element, liquid discharge head, liquid discharge unit, and liquid discharge device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0234449B2 (en) * | 1982-12-22 | 1990-08-03 | Nippon Electric Co | |
JPH0256830B2 (en) * | 1984-07-02 | 1990-12-03 | Nippon Electric Co | |
JPH05175564A (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Nec Corp | Laminated piezoelectric actuator element and manufacture thereof |
JP2002172733A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-18 | Dainippon Printing Co Ltd | Metal-clad polyimide film |
JP2002203999A (en) * | 2000-11-06 | 2002-07-19 | Denso Corp | Laminated type piezoelectric-substance element and the manufacturing method thereof |
JP2005183478A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Ibiden Co Ltd | Stacked piezo-electric element |
-
2006
- 2006-08-15 JP JP2006221392A patent/JP2008047676A/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0234449B2 (en) * | 1982-12-22 | 1990-08-03 | Nippon Electric Co | |
JPH0256830B2 (en) * | 1984-07-02 | 1990-12-03 | Nippon Electric Co | |
JPH05175564A (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Nec Corp | Laminated piezoelectric actuator element and manufacture thereof |
JP2002203999A (en) * | 2000-11-06 | 2002-07-19 | Denso Corp | Laminated type piezoelectric-substance element and the manufacturing method thereof |
JP2002172733A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-18 | Dainippon Printing Co Ltd | Metal-clad polyimide film |
JP2005183478A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Ibiden Co Ltd | Stacked piezo-electric element |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009246253A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | Laminated piezoelectric element, and method for manufacturing the same |
JP2011187674A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Murata Mfg Co Ltd | Laminated ceramic electronic component, laminated ceramic capacitor, and laminated positive temperature coefficient thermistor |
JP2014150600A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Tokai Rubber Ind Ltd | Actuator element and method of manufacturing actuator element |
JP2020019663A (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 株式会社サイオクス | GaN crystal |
JP2021061271A (en) * | 2019-10-03 | 2021-04-15 | 株式会社リコー | Electro-mechanical conversion element, liquid discharge head, liquid discharge unit, and liquid discharge device |
JP7423967B2 (en) | 2019-10-03 | 2024-01-30 | 株式会社リコー | Electro-mechanical conversion element, liquid ejection head, liquid ejection unit, and liquid ejection device |
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